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Ces singes amputés contrôlent la robotique avec leur cerveau


Une nouvelle étude réalisée par une équipe de neuroscientifiques basée aux États-Unis montre comment les amputés peuvent contrôler les appendices robotiques - même s'il leur manquait un membre depuis l'enfance.

«C’est l’aspect novateur de cette étude, car les amputés chroniques à long terme peuvent apprendre à contrôler un membre robotique», a déclaré Nicho Hatsopoulos, PhD, professeur de biologie et d’anatomie des organismes à UChicago et auteur principal de l’étude. «Mais ce qui était également intéressant, c’était la plasticité du cerveau sur une exposition à long terme et voir ce qui était arrivé à la connectivité du réseau à mesure qu’ils apprenaient à contrôler le périphérique.

L'équipe a utilisé trois singes rhésus qui avaient été sauvés il y a quatre, neuf et 10 ans. Les singes ont dû être amputés après avoir subi de graves blessures; les amputations ne se sont pas produites dans le cadre de cette étude.

Deux des singes avaient des réseaux d'électrodes implantés dans le côté du cerveau opposé au membre amputé. Ce côté du cerveau est celui utilisé pour contrôler le membre amputé. Le dernier animal avait des électrodes implantées du même côté que le membre amputé. Ce côté est celui qui contrôle encore le membre intact.

"Nous avons démontré avec succès qu'il est possible d'apprendre à utiliser une interface cerveau-machine contrôlée par le cortex pour effectuer une tâche séquentielle complexe chez les animaux amputés de façon chronique", ont déclaré les auteurs dans l'étude publiée plus tôt cette semaine dansCommunications de la nature.

L'équipe a ensuite entrepris la tâche d'entraîner des singes à atteindre et à vouloir une balle. Le piège? Ils ont dû déplacer un bras robotique avec seulement leurs pensées pour récupérer le ballon. L'équipe a assigné des cellules cérébrales pour contrôler l'atteinte et la saisie du bras pendant que les singes étaient entraînés. Le singe avec l'implant à l'opposé du cerveau a d'abord compris comment le bras fonctionnait plus vite. Cependant, tous les singes l'ont finalement compris.

Ce qui a vraiment étonné les chercheurs, c'est que la composition réelle du cerveau a changé et s'est adaptée pour contrôler le membre. Les chercheurs ont documenté les mêmes neurones changeant en 40 jours, les singes devenant plus à l'aise avec le bras robotique.

"L'animal amputé avait très peu de connexions [entre les neurones]", a déclaré l'auteur de l'étude Karthikeyan Balasubramanian, chercheur à l'Université de Chicago, à Gizmodo. "Au fur et à mesure qu'il apprenait, le réseau est devenu de plus en plus dense."

Tout le monde n'a pas été impressionné. Dans une interview avec Gizmodo, l'ingénieur biomédical Miguel Nicolelis de l'Université Duke a déclaré que la recherche "n'a pas apporté de nouvelle contribution substantielle au domaine des interfaces cerveau-machine", dans une interview avec Gizmodo. Et, dans une certaine mesure, des progrès significatifs ont été réalisés dans la connectivité cerveau / prothèse ces dernières années. Par exemple, en 2015, une équipe de recherche de l'Université de Houston a conçu un algorithme permettant aux utilisateurs de saisir des objets alimentés par ses pensées. Et il a également été démontré que les singes faisaient de même dans des études précédentes. Cependant, l'équipe reste optimiste et souhaite simplement s'appuyer sur ses prédécesseurs.

Les prochaines étapes pour l'équipe consistent à combiner leurs recherches avec des études antérieures effectuées par d'autres groupes à travers le monde qui ont connu un succès similaire. En fin de compte, ils souhaitent équiper les membres prothétiques d'un retour sensoriel, restaurant potentiellement un semblant de toucher au membre manquant ou une impression de l'emplacement du membre prothétique dans l'espace.

«C’est ainsi que nous pouvons commencer à créer des membres neuroprothétiques vraiment réactifs, lorsque les gens peuvent à la fois les déplacer et obtenir des sensations naturelles via l’interface cerveau-machine», a déclaré Hatsopoulos.


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